In questo articolo verrà esposto il metodo di taratura di un voltmetro da banco.
Il procedimento vale per qualsiasi voltmetro da banco, di qualsiasi marca e modello.
Strumentazione utilizzata:
– Multimetro Wavetek BDM40 (Serial Number: 01100105);
– Alimentatore Agilent E3630A (Serial Number: MY40003875);
– Cavi di collegamento con connettore a banana.
Schema circuitale:
La misura
Si procede inizialmente alla realizzazione del circuito: colleghiamo l’alimentatore in parallelo al multimetro, che in questa sede ricopre il ruolo di voltmetro campione (Vc), tramite gli appositi cavi: consideriamo il voltmetro da tarare (Vx) quello interno all’alimentatore, i cui morsetti sono collegati a quelli esterni dell’Agilent E3630A.
Si impostano, in entrambi gli strumenti, la modalità di misura DC (direct current – corrente continua) e si fissa la portata (valore di fondo scala).
In questa sede, per semplicità, si analizzeranno valori per una sola portata, quella più piccola generata dall’alimentatore che, nel caso in esame, è di 6 Volt.
Per il multimetro occorre scegliere un valore di fondo scala pari a 20 Volt. Tutte queste configurazioni sono riportate nella figura dello schema circuitale.
Infine si settano i punti di taratura, in modo uniformemente distribuito: da 0 Volt a 6 Volt è evidente scegliere un punto di taratura ogni Volt, per un totale di 7 punti.
La parte relativa alla compilazione della tabella (di seguito riportata) è puramente meccanica: per ogni punto di taratura si fissa la tensione fornita valutandola sul voltmetro campione e si prende nota del valore letto sullo stesso e sul voltmetro da tarare, per un numero di volte sufficiente a garantire l’ipotesi di gaussianità della media.
Si calcola ora il valor medio letto dal voltmetro campione e dal voltmetro da tarare e la deviazione standard; quest’ultima indica la dispersione dei valori intorno alla media ed è definita come:
{ \sigma }_{ V }=\sqrt { \frac { \sum _{ k=1 }^{ N }{ { \left( { V }_{ k }-\overline { V } \right) }^{ 2 } } }{ N-1 } }dove N indica il numero di misurazioni effettuate (30), Vk indica il valore letto di Vx e V indica il valor medio di Vc.
Il grafico di taratura (riportato di seguito) è ottenuto ponendo su un sistema di assi cartesiani i valori delle tensioni lette sul voltmetro campione (asse delle ascisse) e quelle sul voltmetro da tarare (asse delle ordinate).
Il calcolo del valor medio viene effettuato per poter valutare eventuali errori sistematici.
Lo scostamento tra la media e il valore di Vx rappresenta l’errore che commette lo strumento nella misura di quel valore. Lo scarto invece consente di ricavare l’incertezza della taratura.
Rappresentando i dati raccolti su di un piano cartesiano si ha che la curva che unisce i valori medi rappresenta la curva di taratura secondo la quale “si accorda” lo strumento da tarare con un campione di riferimento o con uno strumento che abbia una precisione di ordine di grandezza superiore.